• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제18권4호
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• pp.222-229
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• 2020

Recent multi-core processors for smart devices use per-core dynamic voltage and frequency scaling (DVFS) that enables independent voltage and frequency control of cores. However, because the conventional task scheduler was originally designed for per-core DVFS disabled processors, it cannot effectively utilize the per-core DVFS and simply allocates tasks evenly across all cores to core utilization with the same CPU frequency. Hence, we propose a novel task scheduler to effectively utilize percore DVFS, which enables each core to have the appropriate frequency, thereby improving performance and decreasing energy consumption. The proposed scheduler classifies applications into two types, based on performance-sensitivity and allows a performance-sensitive application to have a dedicated core, which maximizes core utilization. The experimental evaluations with a real off-the-shelf smart device showed that the proposed task scheduler reduced 13.6% of CPU energy (up to 28.3%) and 3.4% of execution time (up to 24.5%) on average, as compared to the conventional task scheduler.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.428-430
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• 2006

This paper proposes a new means of performance optimization for multimedia algorithm utilizing the Microscopic DVS (Dynamic Voltage Scaling). The Microscopic DVS technique controls the operating frequency and the supply voltage levels dynamically according to the processing requirement for each frame of multimedia data. The huffman decoding algorithm of MPEG-2 AAC audio decoder is optimized to maximize the power saving efficiency of Microscopic DVS technique. The experimental results show the reduction of computational complexity by more than 30% and the reduction of power consumption by more than 17% compared with those of the conventionally fast method.

• 대한전기학회논문지:시스템및제어부문D
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• 제55권12호
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• pp.544-546
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• 2006

This paper proposes a new means of performance optimization for multimedia algorithm utilizing the Microscopic DVS (Dynamic Voltage Scaling). The Microscopic DVS technique controls the operating frequency and the supply voltage levels dynamically according to the processing requirement for each frame of multimedia data. The huffman decoding algorithm of MPEG-2 AAC audio decoder is optimized to maximize the power saving efficiency of Microscopic DVS technique. The experimental results show the reduction of computational complexity by more than 30% and the reduction of power consumption by more than 17% compared with those of the conventionally fast method.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권6호
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• pp.9-17
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• 2006

SoC(System-On-Chip) 시스템에서 초 저전력 시스템을 구현하기 위한 dynamic voltage and frequency scaling (DVFS)알고리즘에 사용될 시스템 버스의 다중 코어 전압 레벨을 생성해주는 새로운 다계층(multi-level) 코어 전압용 high-speed level up/down Shifter 회로를 제안한다. 이 회로는 내부 회로군과 외부 회로군 사이에서 서로 다른 전압레벨을 조정 접속하는 I/O용 level up/down shifter interface 회로로도 동시에 사용된다. 제안하는 회로는 인터페이스 접속에서 불가피하게 발생하는 속도감쇄와 Duty Ratio 불안정 문제를 최소화하는 장점을 갖고 있다. 본 회로는 500MHz의 입력 주파수에서 $0.6V\sim1.6V$의 다중 코어 전압을 각 IP들에서 사용되는 전압레벨로, 또는 그 반대의 동작으로 서로 Up/Down 하도록 설계하였다 그리고 제안하는 I/O 용 회로의 level up shifter는 500MHz의 입력 주파수에서 내부 코어 용 level up shifter의 출력전압인 1.6V를 I/O 전압인 1.8V, 2.5V, 3.3V로 전압레벨을 상승 하도록 설계하였으며, level down shifter는 반대의 동작으로 1Ghz의 입력 주파수에서 동작하도록 설계하였다. 시뮬레이션 및 결과는 $0.35{\mu}m$ CMOS Process, $0.13{\mu}m$ IBM CMOS Process 와 65nm CMOS model 변수를 이용한 Hspice를 통하여 검증하였다. 또한, 제안하는 회로의 지연시간 및 파워소모 분석과 동작 주파수에 비례한 출력 전압의 Duty ratio 왜곡에 대한 연구도 하였다.

• Journal of Computing Science and Engineering
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• 제6권2호
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• pp.79-88
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• 2012

Power continues to be a driving force in central processing units (CPU) design. Most of the advanced breakthroughs in power have been in a realm that is applicable to workstation CPUs. Advanced power management systems will manage temperature, dynamic voltage scaling and dynamic frequency scaling in a CPU. The use of power management systems for microcontrollers and embedded CPUs has been modest, and mostly focuses on very large scale integration (VLSI) level optimizations compared to system level optimizations. In this paper, a dynamic frequency controlling (DFC) technique is introduced, to lay the foundation of a system level power management system for commercial microcontrollers. The DFC technique allows a commercial microcontroller to have minor modifications on both the hardware and software side, to allow the clock frequency to change to save power; results in this study show a 10% savings. By adding an additional layer of software abstraction at the interrupt level, the microcontroller can operate without having knowledge of the current clock frequency, and this can be accomplished without having to use an embedded operating system.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제15권11호
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• pp.801-805
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• 2009

하드웨어 기반 동적 전압 및 주파수 제어 시스템은 전역 비동기 지역 동기 시스템 설계 방식을 이용하여 동종의 멀티 코어 혹은 이종의 멀티 코어 시스템을 저전력으로 설계하기 위한 핵심 기술 중의 하나이다. 본 논문에서 하드웨어 기반 동적 주파수 제어 시스템의 FPGA 프로토타입 설계를 위해서 동적 주파수 제어기를 제안하고, 이를 FIFO 기반 멀티코어를 이용한 소프트웨어 정의 무선 설계와 네트워크 온 칩 기반의 하드웨어 HPEG2 인코더 설계에 적용하였다. 기존의 단일 주파수 시스템에 비해서 소프트웨어 정의 무선 설계의 경우 성능이 5.9% 하락하였지만, 전력소모는 78% 감소하였다. MPEG2 인코더 설계의 경우에 성능은 0.36% 하락하고 전력소모는 29.1% 감소하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.854-857
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• 2015

반도체 기술의 발전으로 시스템-온-칩(SoC : System-on-Chip) 내에 집적되는 소자의 수가 기하급수적으로 증가함에 따라 에너지 감소 기술은 매우 중요한 과제가 되었다. 다양한 저전력 기술 중에서도 동적 전압 주파수 스케일링(Dynamic Voltage and Frequency Scaling)은 가장 대표적인 저전력 기술 중 하나이다. 올바른 DVFS의 구현을 위해서는 복잡한 DC-DC 변환기와 PLL이 필요로 하게 되며, 이런 특성을 정확하게 이해하고 그로 인해 발생하는 오버헤드(overhead)를 반드시 고려해야 한다. 본 논문에서는 MPSoC에서 변환 오버헤드를 최소화하는 전압 선택 알고리즘을 제안한다. 실험을 통해 제안하는 방법은 성능을 유지한 채 에너지 소모 및 변환 오버헤드 감소를 보여준다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 Ⅲ
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• pp.1379-1382
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• 2003

Recently, mobile embedded systems used widly in various applications. Managing power consumption is becoming a matter of primary concern because those systems use limited power supply. As an approach reduce power consumption, voltage can be scaled down. according to the execution time and deadline. By reducing the supplying voltage to 1/N power consumption can be reduced to 1/N. DPM-S is a well known method for dynamic voltage scaling. In this paper, we enhanced DPM-S by using average execution time aggressively. The frequency of processor is calculated based in average execution time instead of worst case execution time. Simulation results show that our method achieve up to 5％ energy savings than DPM-S.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권12호
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• pp.96-104
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• 2009

일반적인 동적 전압 조절(dynamic voltage scaling)의 가정과는 다르게 실제 시스템에 있어서는 응용 프로그램의 성능이 프로세서의 동작 속도에 정비례하지 않는다. 본 연구에서는 응용 프로그램의 성능과 동작 속도의 관계를 실측을 통하여 수치화하여 응용 프로그램의 특성을 모델링하고 각기 다른 응용 프로그램 특성 계수를 갖는 태스크 집합에 적합한 스케줄링 기법을 제시하였다. 또한, 모든 태스크의 단위 수행시간 변화에 따른 에너지의 변화량이 동일해야 에너지 최적이 된다는 해석적인 정리를 제시하였다. 본 연구에서 제시하는 스케줄링 기법은 이러한 해석적 정리에 기반을 두기 때문에 항상 각 태스크에 시스템 에너지 최적이 되는 조절비를 제시한다. 합성 태스크 집합을 이용한 실험결과에서 기존 연구 대비 약 7%의 추가적인 에너지 절감 효과를 얻을 수 있었다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제5권4호
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• pp.175-186
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• 2009

Power consumed by modern computer systems, particularly servers in data centers has almost reached an unacceptable level. However, their energy consumption is often not justifiable when their utilization is considered; that is, they tend to consume more energy than needed for their computing related jobs. Task scheduling in distributed computing systems (DCSs) can play a crucial role in increasing utilization; this will lead to the reduction in energy consumption. In this paper, we address the problem of scheduling precedence-constrained parallel applications in DCSs, and present two energy- conscious scheduling algorithms. Our scheduling algorithms adopt dynamic voltage and frequency scaling (DVFS) to minimize energy consumption. DVFS, as an efficient power management technology, has been increasingly integrated into many recent commodity processors. DVFS enables these processors to operate with different voltage supply levels at the expense of sacrificing clock frequencies. In the context of scheduling, this multiple voltage facility implies that there is a trade-off between the quality of schedules and energy consumption. Our algorithms effectively balance these two performance goals using a novel objective function and its variant, which take into account both goals; this claim is verified by the results obtained from our extensive comparative evaluation study.